"휴머노이드는 제2전기차"…테슬라·현대차·BYD, 660억弗 시장 격돌

휴머노이드, 1시간 가동하면 방전…배터리 개발에 사활

고성능 로봇 에너지량 '기하급수'
센서·카메라·모터 등 전력소모 커
무거운 것 들면 1시간이면 멈춰
인간 형태…내부 공간 좁아 한계

배터리문제 해결땐 '게임체인저'
LG엔솔, 가동시간 2배로 확대
삼성SDI, 전고체 2년내 양산 계획

“옵티머스, 물 좀 갖다줄래.”

공장 직원이 말을 건네자 테슬라의 휴머노이드 로봇 ‘옵티머스’의 눈과 손은 선반으로 향했다. 옵티머스는 어지럽게 놓인 여러 물건 중 물병만 콕 집어들더니 말을 건 이에게 갖다줬다. 출출하다는 직원에겐 과자를 들이밀었다. 테슬라가 최근 유튜브를 통해 공개한 이 영상은 휴머노이드 상용화를 위한 ‘3대 숙제’ 가운데 두 가지인 인공지능(AI)과 정밀 센싱 기술 수준이 얼마나 발전했는지를 보여주기에 충분했다는 평가를 받았다.

남은 과제는 하나. 배터리다. 아무리 좋은 ‘머리’와 ‘감각’을 지녀도 ‘체력’이 받쳐주지 않으면 휴머노이드는 산업 현장은 물론 일반 가정에서도 별 도움이 안 되는 장식품에 그친다. 계열사 보스턴다이내믹스를 통해 휴머노이드 개발에 나선 현대자동차그룹이 삼성SDI와 로봇에 장착할 고성능 배터리 개발에 나선 이유가 여기에 있다.

◇2030년 에너지밀도 2~3배 늘려야

보스턴다이내믹스의 휴머노이드 모델 ‘아틀라스’의 배터리 용량은 3700Wh다. 단순히 걷는 정도면 4시간 이상 구동할 수 있지만 AI를 돌려야 하는 복잡한 작업이나 무거운 짐을 드는 작업에 투입하면 1시간도 못 가 멈춘다. 테슬라 옵티머스 1세대의 용량은 이보다 못한 2300Wh다. 피규어AI의 ‘피규어02’(2250Wh)와 중국 1위 휴머노이드 기업인 유비테크의 ‘워커S1’(2000~3000Wh 추정) 등도 마찬가지다.

휴머노이드가 한 명의 ‘일꾼’을 대체하려면 시간당 2000~3000Wh의 에너지를 써야 한다. AI는 물론 각종 센서와 카메라를 돌려야 할 뿐 아니라 구동모터, 무선통신, GPS 등을 작동시켜야 하기 때문이다. 휴머노이드 성능이 좋아질수록 전력 소모량은 이에 비례해 늘어난다.

고성능 배터리를 손에 넣기 위한 로봇기업과 배터리업체의 동맹이 잇따르는 이유다. ‘현대차그룹-삼성’과 ‘테슬라-LG에너지솔루션’ ‘유비테크-BYD’ 등은 휴머노이드 상용화 시점인 2030년 전까지 배터리의 에너지 밀도를 2~3배 끌어올리는 데 연구개발(R&D) 역량을 집중하고 있다. 휴머노이드 특성상 자동차에 비해 공간에 한계가 있는 만큼 ‘작고 힘센’ 배터리가 필요하기 때문이다.

업계 관계자는 “1시간 일하고 충전 스테이션으로 가야 하는 휴머노이드를 누가 사겠냐”며 “고성능 배터리를 먼저 확보한 업체가 휴머노이드 전쟁의 승자가 될 것”이라고 말했다.

◇전고체 배터리가 ‘게임체인저’

휴머노이드는 “2032년 660억달러(약 94조4900억원) 규모가 될 것”(포천비즈니스인사이트)으로 추정되는 황금 시장이다. 로봇기업과 배터리업체들이 이 시장을 잡기 위해 먼저 내놓는 건 4680(지름 46㎜, 높이 80㎜) 배터리 등의 차세대 제품이다. 같은 크기의 기존 배터리보다 에너지 밀도가 약 30% 높다. LG에너지솔루션과 삼성SDI 등은 올해 본격적으로 46시리즈를 생산한다.

테슬라는 이 중 LG에너지솔루션과 손잡고 4680 배터리를 내년에 내놓을 옵티머스 2세대에 장착할 계획이다. 에너지 저장용량이 최대 8600Wh까지 증가하는 만큼 일하는 시간을 2~3배 늘릴 수 있다. 현대차·기아는 자사 서비스 로봇 ‘달이(DAL-e)’와 다용도 로봇 ‘모베드(MobED)’ 등에 삼성SDI의 로봇 전용 원통형 배터리를 장착한 뒤 성능을 더 높여 아틀라스에 적용할 가능성이 있다.

‘게임의 법칙’을 바꿀 제품은 수년 뒤 상용화할 전고체 배터리다. 이 배터리를 활용하면 에너지 용량을 2만Wh 이상으로 높일 수 있어서다. 사람처럼 8시간 연속 일을 시킬 수 있다는 얘기다. 전고체 배터리 분야 선두주자는 2027년 양산 계획을 세운 삼성SDI다. 중국 BYD 등도 휴머노이드에 쓸 수 있는 전고체 배터리 개발에 열을 올리는 것으로 알려졌다.

성상훈/김형규 기자 uphoon@hankyung.com